搜索
姓名：周森升学校：浙江师范大学专业：机电一体化技术学号：12531137第一章研究的目的及意义..................................41.机械手在国内外现状和发展趋势..................................................42.课程设计的意义..............................................................................5第二章总体方案的设计....................................61机械手的组成...................................................................................62机械手的类型设计...........................................................................73设计成电力驱动机械手，直接用电动机进行驱动.......................8第三章机械手的设计与选择................................91.电机的选择......................................................................................92.丝杠的计算和选择........................................................................103.联轴器的选用和计算....................................................................114.轴承的选用和计算........................................................................135.导轨的设计与选用........................................................................156.涡轮蜗杆的设计..........................................................................187.机座结构的设计..........................................................................20第四章控制系统设计....................................221．总体方案的设计........................................................................221.1PLC控制系统的基本原则.........................................................221.2总体方案选择与确定.................................................................232．控制系统的设计........................................................................232.1功能分析.....................................................................................232.2设备的选型.................................................................................231)PLC机型的选择........................................................................232)步进驱动器的选型...................................................................242.3.系统设计的步骤........................................................................261.I／O分配表.................................................................................262.PLC外部接线图.............................................................................273.电器原理图..................................................................................282.4控制程序的设计.........................................................................291.状态转移图....................................................................................292.SFC梯形图.....................................................................................30参考文献............................................................................................31第一章研究的目的及意义1.机械手在国内外现状和发展趋势机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动工件功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，提高劳动生产力。机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器，它有多个自由度，可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。在工资水平较低的中国，塑料制品行业尽管仍属于劳动力密集型，机械手的使用已经越来越普及。那些电子和汽车业的欧美跨国公司很早就在它们设在中国的工厂中引进了自动化生产。但现在的变化是那些分布在工业密集的华南、华东沿海地区的中国本土塑料加工厂也开始对机械手表现出越来越浓厚的兴趣，因为他们要面对工人流失率高，以及为工人交工伤费带来的挑战。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，它适应于中、小批量生产，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统很容易改变，有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地适应市场竞争的需要。而目前我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计是非常有意义的。目前，国际上的机械手公司主要分为日系和欧系。日系中主要有安川、oTC、松下、FANLUC、不二越、川崎等公司的产品。欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的C0毗U及奥地利的工GM公司。我国机械手起步于20世纪70年代初期，经过30多年发展，大致经历了3个阶段：70年代萌芽期，80年代的开发期和90年代的应用化期。在我国，机械手市场份额大部分被国外机械手企业占据着。在国际强手面前，国内的机械手企业面临着相当大的竞争压力。如今我国正从一个“制造大国”向“制造强国”迈进，中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战，对我国工业自动化的提高迫在眉睫，政府务必会加大对机器人的资金投入和政策支持，将会给机械手产业发展注入新的动力。随着机械手发展的深度和广度以及机器人智能水平的提高，机械手已在众多领域得到了应用。从传统的汽车制造领域向非制造领域延伸。如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统用于维护维修的机器人等。在国防军事、医疗卫生、食品加工、生活服务等领域机械手的应用也越来越多。在未来几年，传感技术，激光技术，工程网络技术将会被广泛应用在机械手工作领域，这些技术会使机械手的应用更为高效，高质，运行成本低。2.课程设计的意义在这次为期4周的课程设计中，我们小组的任务是机械手的设计。在小组中我参与了机械部分的设计与图样的绘制，我主要负责了机械手底座的设计与绘制，虽然任务量不大可还是犯了不少的错误。在这次课程设计中我充分认识到机械设计的严谨性，不能随随便便去架构一个产品；同时还要考虑产品设计的合理性。在这过程中我们得到了老师悉心指导，然我们顺利的完成了这次任务，感谢老师和同学对我提出的宝贵意见，让我意识到在以后的工作和生活中需要保持严谨的态度去面对每一件事。第二章总体方案的设计1机械手的组成一般来说，机械手主要有以下几部分组成：（1）手部(或称抓取机构)包括手指、传力机构等，主要起抓取和放置物件的作用。（2）传送机构（或称臂部）包括手腕、手臂等，主要起改变物件方向和位置的作用。（3）驱动部分，它是前两部分的动力，因此也称动力源，常用的有液压气压电力和机四驱动形式。（4）控制部分它是机械手动作的指挥系统，由它来控制动作的顺序（程序）、位置和时间（甚至速度与加速度）等。（5）其它部分如机体、行走机构、行程检测装置和传感装置等。1)机械手从使用范围、运动坐标形式、驱动方式以及臂力大小四个方面的分类分别为1.按使用范围分类：（1）专用机械手一般只有固定的程序，而无单独的控制系统。它从属于某种机器或生产线用以自动传送物件或操作某一工具，例如“毛坯上下料机械手”、“曲拐自动车床机械手”、“油泵凸轮轴自动线机械手”等等。这种机械手结构较简单，成本较低，适用于动作比较简单的大批量生产的场合。（2）通用机械手指具有可变程序和单独驱动的控制系统，不从属于某种机器，而且能自动完成传送物件或操作某些工其的机械装置。通用机械手按其定位和控制方式的不同，可分为简易型和伺服型两种。简易型只是点位控制，故属于程序控制类型，伺服型可以是点位控制，也可以是连续轨迹控制，一般属于数字控制类型。2）按运动坐标型式分类：（1）直角坐标式机械手臂部可以沿直角坐标轴X、Y、Z三个方向移动，亦即臂部可以前后伸缩(定为沿X方向的移动)、左右移动(定为沿Y方向的移动)和上下升降(定为沿Z方向的移动)；（2）圆柱坐标式机械手手臂可以沿直角坐标轴的X和Z方向移动，又可绕Z轴转动(定为绕Z轴转动)，亦即臂部可以前后伸缩、上下升降和左右转动；（3）球坐标式机械手臂部可以沿直角坐标轴X方向移动，还可以绕Y轴和Z轴转动，亦即手臂可以前后伸缩(沿X方向移动)、上下摆动(定为绕Y轴摆动)和左右转动(仍定为绕Z轴转动)；（4）多关节式机械手这种机械手的臂部可分为小臂和大臂。其小臂和大臂的连接(肘部)以及大臂和机体的连接(肩部)均为关节(铰链)式连